[发明专利]一种柔性直流输电系统子模块的直流电压检测方法

权利要求书

1.一种柔性直流输电系统子模块的直流电压检测方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：

1)电路器件选择，包括采样电阻、线性光耦、运算放大器和模/数转换芯片的选择；

采样电阻选择：采样电阻阻值R大于10倍柔性直流输电系统各子模块均压电阻的阻值，采样电阻功率其中U为柔性直流输电系统各子模块电压值，采样电阻耐压值＞U，采样电阻精度优于柔性直流输电系统对子模块电压检测的精度，采样电阻等效电感值＜10nH；

线性光耦选择：线形光耦非线性度＜0.01％，线性光耦原边副边的传输比误差在±5％之内，隔离电压5kVrms/1min，带宽范围＞1MHz；

运算放大器选择：运算放大器功率＜1mW，精度＞95％，运放速率＞1MHz；

模/数转换芯片选择：模/数转换芯片转换时间＜500ns，采样频率＞1MHz，通道数≥1，位数≥12位；

2)电路的设计；

所述方法基于采样电阻，线性光耦，运算放大器，模/数转换芯片相配合的电路拓扑；

3)提取电压检测值

对步骤2中1个线路的电压值进行连续采样，将采样电压值的平均值作为电压检测值U_检i；

4)滤波、校正；

将步骤3得到的电压检测值U_检i经过二次滤波和线性度参数校正；

5)经滤波校正的电压检测值发送到上级控制器。

2.如权利要求1所述的一种柔性直流输电系统子模块的直流电压检测方法，其特征在于所述步骤3中电压检测值U_检i的检测过程为：

采样电压值经过运算放大器调理后经线性光耦隔离，经后级调理电路及滤波后变为0～5V的电压信号送入微处理器作为控制量使用；

在微处理器中，对模/数转换结果设置有8级FIFO缓存，可以同时存储连续10次采样结果，每次存入新数据时，会同时将FIFO中最旧的数据挤出队列，将新的FIFO队列中存储的最大最小的数据剔除，并对剩余8次采样结果做算术平均，得到电压检测值U_检i。

3.如权利要求1所述的一种柔性直流输电系统子模块的直流电压检测方法，其特征在于所述步骤4中线性度参数校正过程为：

设直线方程如式(1)，

Y＝A+BX    (1)

其中：A、B是任意实数；

X为试验电压；

Y为经模数转换后理论上应得到的数字量；

Y^*为经模/数转换后得到的实际数字量；

应用最小二乘法原理，将实测值Y^*与利用(式1-1)计算值Y＝A+BX的偏差(Y^*-Y)的平方和最小为“优化判据”，令：

把式(1)代入式(2)中得：

其中：X_i为第i次检测的试验电压；

Y^*_i为经模/数转换后得到的第i次检测实际数字量；

当最小时，函数对A、B求偏导数，令这两个偏导数等于零；

亦即：

mA+(ΣXi)B=ΣYi*---(6)]]>

(ΣXi)A+(ΣXi2)B=Σ(XiYi*)---(7)]]>

解(6)和(7)两个方程的方程组得出：

A=(ΣYi*)/m-B(ΣXi)/m---(8)]]>

B=[(ΣXiYi*-(ΣXiΣYi*)/m)]/[ΣXi2-(ΣXi)2/m]---(9)]]>

这时把A、B代入式(1)中，得到线性函数表达式；

选择测试范围内若干理论电压，如当X₁＝500V，X₂＝1000V，X₃＝1500V，X₄＝2500V，X₅＝4000V，根据实测电压值可以得到线性函数表达式系数A和B；

Uc=Vref4096*(A+BX)]]>

其中：U_c为经12位模/数转换后得到的实际直流电压；

V_ref是模数转换电路的参考电压。